CN101570037B - 一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，它包括以下步骤：(1)预处理：在电解锰渣中掺和添加剂，加水充分搅拌，露天反应1～7天，所述的添加剂为：石灰、石膏与高岭土的混合料。(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加水泥、沙石粗集料、沙石细集料及及选择组分引气剂，加水混合均匀，形成混合料；(3)将混合料装入模具，在压力成型机上振动加压成型，脱模；(4)砖坯自然养护14～28天后，即可制得电解锰渣建筑材料成品。该技术工艺方法简单，产品质量高，生产成本低，具有良好的社会、经济和环境效益。

Description

一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法

技术领域

本发明涉及一种电解锰渣制备建筑材料的方法，属于电解锰行业资源循环利用及环境保护领域。

背景技术

“无锰不成钢”，锰是国民经济的重要基础和战略物质，锰产品主要有电解金属锰、二氧化锰、四氧化三锰、硫酸锰等。其中，电解锰的应用最广泛、产量也最大，被广泛应用于钢铁和有色金属冶炼、电子电池、航空航天、国防工业等高新技术领域，随着科技的发展，电解锰的应用范围越来越观，消耗量也越来越多。

近年来，我国电解锰行业发展迅猛，已成为黑色冶金的第二大产业。目前，我国是世界上最大的电解锰生产国、消费国和出口国，截至2007年底，我国电解锰企业合计生产能力达到178万t，实际产量102万吨，产能和实际产量均占世界的97％以上。我国电解锰企业主要分布在湖南、贵州、重庆、广西、湖北等12个省市，其中湖南、贵州、重庆三省(市)交界地区(“锰三角”)产量占40％以上。

目前，我国电解锰生产主要采用的还是美国矿山局于1935年提出的酸浸电解的湿法冶金工艺，主要包括粉碎、酸解、压滤、电解、钝化、干燥、剥离等生产过程。由于工艺技术落后、设备简单、管理粗放等原因，我国电解锰行业是一个典型的“高投入、高消耗、高污染、低效益”的“三高一低”的重污染行业，其中每生产1t电解金属锰，需要消耗8t左右的锰矿石(品位16％)，2t左右的硫酸、7000kw·h电，同时要产生8t左右的电解锰渣、150Kg左右的阳极泥、3左右的废水。近年来，由于锰矿石品位的下降，单位电解锰产品消耗的锰矿石和随之产生的电解锰渣上升的趋势十分明显。

电解锰渣是电解锰生产过程中，碳酸锰矿粉经过硫酸浸出后再经压滤固液分离产生的残渣。以一个年产3万t电解锰企业为例，每年产生的电解锰渣为20万t左右，我国电解锰行业每年产生的电解锰渣高达800多万t，加上历年来积累的电解锰渣，数量惊人。电解锰渣中不仅含有大量的Mn、氨氮，同时还含有Cu、Zn、Cd、As等重金属离子，如果处理不当，极易给企业周边地区带来严重的生态环境污染隐患。

目前，针对这些电解锰渣，大多数电解锰企业都是采用简单堆放在简易落后填埋场的处理方式，填埋场占用大量宝贵的土地资源，同时无任何防渗措施，渣坝也比较简单，极易出现垮坝、溃坝的危险，甚至有的企业违法将其排放排入周边的河流中。由于电解锰企业相对集中，其堆放和排放的电解锰渣中的各种污染物随雨水、渗滤液进入到当地的水体、下游流域后，远远超过当地生态环境容量，严重污染和破坏了周边的生态环境，导致了触目惊心的区域生态环境污染问题，给当地人民群众的健康福利造成严重危害，引发了许多恶性群发性事件，严重影响当地社会经济的和谐、稳定发展，也影响和制约着自身的持续、健康发展。

因此，电解锰渣的处理处置成为大家关注的问题，特别是电解锰渣的资源化处理尤其是大家研究的热点。有很多相关机构或单位在电解锰渣的资源化处理及利用上做了相关研究，如利用锰渣生产全价肥、生产微晶玻璃、生产烧结砖、生产水泥、代石膏作为水泥缓凝剂等，但这些处理方式要么消耗的量太少(3％左右)，要么技术不成熟，企业或社会实际应用得比较少，难以推广应用。

本发明人以电解锰渣的资源化利用为目标，对电解锰行业中产生的电解锰渣制作建筑材料的工艺技术方法进行研究，通过将电解锰渣制作建材材料，一方面可以有效地消耗电解锰渣，缓解电解锰企业面临的生态环境压力，另外一方面在减少电解锰企业电解锰渣堆放场建设和运行费用的同时，制作的电解锰建筑材料可以推广到市场，可明显提高企业的经济效益和清洁生产、环境保护水平，符合循环经济的理念和思路，增强了企业可持续发展的能力。

本发明针对电解锰渣急需处理处置的现状，开发出一种电解锰渣制作建筑材料的工艺技术方法，填补了现有工艺中的诸多不足之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，该方法具有很高的社会、经济和环境效益，工艺技术简单，原料来源广泛，不产生二次污染，解决了电解锰渣在堆放过程中造成的环境污染和生态破坏问题，同时实现电解锰渣的资源化利用。

为达到上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：

(1).预处理：在电解锰渣中掺和添加剂，加水充分搅拌，露天反应1～7天，所述的添加剂为：石灰、石膏与高岭土的混合料；

(2).在经过预处理后电解锰渣中，再添加水泥、沙石粗集料、沙石细集料及选择组分引气剂，加水混合均匀，形成混合料；

(3).将混合料装入模具，在压力成型机上振动加压成型，脱模；

(4).砖坯自然养护14～28天后，即可制得电解锰渣建筑材料成品。

电解锰渣在预处理时，电解锰渣和添加剂按质量比20∶1～6∶1混合。

添加剂由以下几种原料粉碎后按比例混合而成，石灰：60～80％；石膏：10～30％；高岭土：10～20％，原料质量符合国家或行业相关要求。

原材料的重量百分比为：电解锰渣：15～40％；添加剂：2～6％；水泥：8～15％；沙石粗集料20～40％；沙石细集料：10～30％；引气剂：0～1％。

电解锰渣和添加剂混匀后，加水搅拌，露天堆放的时间为1～7天。

砖坯在自然养护时，前面1～7天每天用清水将砖坯浇透1～2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次。

建筑材料成品为免烧免蒸标准砖、多孔砖、砌块。

所述的电解锰渣和添加剂可按质量比10∶1～8∶1混合。

电解锰渣和添加剂混匀后，加水充分搅拌，其露天堆放的时间可为3～5天。

电解锰渣在建筑材料中的添加比例可为25-35％。

引气剂在建筑材料中的添加比例可为0.05-0.15％。

建筑材料在自然养护时，可以前面1～6天每天用清水将砖坯浇透2次。

添加引气剂的作用是增强建筑材料的冻融性能，主要有皂素类、松香热聚物类、烷基苯磺酸盐类、非离子型表面活性剂类等。

生产免烧免蒸砖可以为标准砖、多孔砖、砌块，主要与使用的模具有关。沙石粗集料为碎石、卵石等粒径大于5mm的粒料；沙石细集料为石粉、河沙等粒径小于5mm的粒料。

所述的石灰、石膏与高岭土原料，其质量应符合国家或行业相关要求。

本发明具有以下优点：

环境效益好。本发明所生产的电解锰渣建筑材料掺和电解锰渣的比例大，电解锰渣添加比例大于30％，可享受国家资源综合利用的相关优惠，由于标准砖的市场容量大，推广电解锰渣建筑材料后，消耗的电解锰渣量也大。以一个年产3万t的电解锰企业为例，利用该技术工艺方法后，年可以减排电解锰渣20万t左右，从根本上解除了电解锰渣堆积在堆放场上给周边生态环境带来的污染隐患。

经济效益好。本发明所生产出来的电解锰渣建筑材料质量好，强度高。由于原料来源丰富，价格低廉，制作出的电解锰建筑材料产品与其它的产品相比，在成本上具有很强的市场竞争优势，推广应用潜力大。以一个年产3万t的电解锰企业为例，利用该技术工艺方法后，年新增经济效益2000多万元。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。

实施例1

(1)在电解锰渣中，以32％(重量)的电解锰渣计，掺和3％的添加剂(70％的石灰、20％的石膏、10％的高岭土粉碎后混和而成，其单位为重量百分比)，加适量水充分搅拌，露天反应3-5天；

(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加8％的水泥、26.5％的碎石、30％的石粉、0.5％的MNC-AE1型松香类引气剂，加水混合均匀；

(3)将混合料装入标准砖模具，在QT6-15型全自动制砖机上振动加压成型，脱模，将砖坯码垛；

(4)前1-7天每天用清水将砖坯浇透2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次，养护28天后，即可制得电解锰渣标准砖。

对生产的电解锰渣标准砖进行检测，符合NY/7671-2003《混凝土普通砖和装饰砖》中MU15强度等级承重砖的指标要求。

实施例2

(1)在电解锰渣中，以36％(重量)的电解锰渣计，掺和2％的添加剂(75％的石灰、20％的石膏、5％的高岭土粉碎后混和而成，其单位为重量百分比)，加适量水充分搅拌，露天反应4-6天；

(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加9％的水泥、26％的卵石、27％的石粉，加水混合均匀；

(3)将混合料装入标准砖模具，在QT6-15型全自动制砖机上振动加压成型，脱模，将砖坯码垛；

(4)前1-5天每天用清水将砖坯浇透2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次，养护14天后，即可制得电解锰渣标准砖。

对生产的电解锰渣标准砖进行检测，符合NY/7671-2003《混凝土普通砖和装饰砖》中MU7.5强度等级非承重砖的指标要求。

实施例3

(1)在电解锰渣中，以35％(重量)的电解锰渣计，掺和4.8％的添加剂(75％的石灰、15％的石膏、10％的高岭土粉碎后混和而成，其单位为重量百分比)，加适量水充分搅拌，露天反应5-6天；

(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加10％的水泥、22％的碎石、28％的石粉、0.2％的MNC-AE1型松香类引气剂，加水混合均匀；

(3)将混合料装入多孔砖模具，在QT6-15型全自动制砖机上振动加压成型，脱模，砖坯码垛；

(4)前1-6天每天用清水将砖坯浇透2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次，养护28天后，即可制得电解锰渣多孔砖。

对生产的电解锰渣多孔砖进行检测，符合JC 943-2004《混凝土多孔砖》中MU10强度等级混凝土多孔砖的指标要求。

实施例4

(1)在电解锰渣中，以32％(重量)的电解锰渣计，掺和4％的添加剂(60％的石灰、30％的石膏、10％的高岭土粉碎后混和而成，其单位为重量百分比)，加适量水充分搅拌，露天反应4-6天；

(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加10％的水泥、25.9％的碎石、28％的河沙、0.1％的MNC-AE1型松香类引气剂，加水混合均匀；

(3)将混合料装入多孔砖模具，在TYQT6-15B成型机上振动加压成型，脱模，砖坯码垛；

(4)前1-5天每天用清水将砖坯浇透2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次，养护28天后，即可制得电解锰渣多孔砖。

对生产的电解锰渣多孔砖进行检测，符合JC 943-2004《混凝土多孔砖》中MU10强度等级混凝土多孔砖的指标要求。

实施例5

(1)在电解锰渣中，以34％(重量)的电解锰渣计，掺和2.5％的添加剂(65％的石灰，20％的石膏，15％的高岭土粉碎后混和而成，其单位为重量百分比))，加适量水充分搅拌，露天反应5-7天；

(2)在经过预处理后电解锰渣中，再添加10％的水泥、25％的卵石、28％的石粉、0.5％的DC--TR三萜皂甙类引气剂，加水混合均匀；

(3)将混合料装入空心砌块模具，在TYQT6-15B成型机上振动加压成型，脱模，砌块码垛；

(4)前1-7天每天用清水将砌块浇透2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次，养护28天后，即可制得电解锰渣空心砌块。

对生产的电解锰渣空心砌块进行检测，符合GB 8239-1997《普通混凝土小型空心砌块》中MU7.5强度空心砌块的指标要求。

Claims (7)

1.一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1).预处理：在电解锰渣中掺和添加剂，加水搅拌，露天反应1～7天，所述的添加剂为：石灰、石膏与高岭土的混合料；

(2).在经过预处理后电解锰渣中，再添加水泥、沙石粗集料、沙石细集料及选择组分引气剂，加水混合均匀，形成混合料；

(3).将步骤(2)中的混合料装入模具，在压力成型机上振动加压成型，脱模；

(4)砖坯自然养护14～28天后，即可制得电解锰渣建筑材料成品。

2.根据权利要求1所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：电解锰渣在预处理时，电解锰渣和添加剂按质量比20∶1～6∶1混合。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：添加剂由以下几种原料粉碎后按比例混合而成，石灰：60-80％；石膏：10-30％；高岭土：10-20％，原料质量符合国家或行业相关标准。

4.根据权利要求1所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：原材料的重量百分比为：电解锰渣：15～40％；添加剂：2～6％；水泥：8～15％；沙石粗集料20～40％；沙石细集料10～30％；引气剂：0～1％。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：电解锰渣和添加剂混匀后，加水搅拌，露天堆放的时间为1-7天。

6.根据权利要求1或2所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：砖坯在自然养护时，前7天每天用清水将砖坯浇透1～2次，然后隔天用清水将砖坯浇透1次。

7.根据权利要求1所述的一种利用电解锰渣制备建筑材料的方法，其特征在于：建筑材料成品为免烧免蒸标准砖、多孔砖、砌块。